010: Η Γραναζούπολη

από | Μαρ 4, 2016 | Εκπαιδευτική Ρομποτική | 0 Σχόλια

Υπεύθυνος εκπαιδευτικός: Αθανασιάδης Κοσμάς
Δάσκαλος, Επιμορφωτής Τ.Π.Ε. Β΄επιπέδου, 1ο Δημοτικό Σχολείο Παλαιάς Φώκαιας

Σχολική Μονάδα: Δημοτικό Σχολείο Σαρωνίδας Αττικής

Περιγραφή έργου

Η Γ΄ τάξη του Δημοτικού Σχολείου Σαρωνίδας ανέπτυξε ένα project προκειμένου να συμμετάσχει σε διαγωνισμό εκπαιδευτικής ρομποτικής.

Αφού εκφράστηκαν στην ομάδα μας ιδέες για το σενάριο προχωρήσαμε στην υλοποίησή του με την κατασκευή της πίστας στις προβλεπόμενες διαστάσεις (100×60 εκατοστά).

Προσπαθήσαμε η κατασκευή μας να είναι καλαίσθητη αλλά λιτή και να περιλαμβάνει μόνο δομικά στοιχεία που είναι απαραίτητα στη υλοποίηση του project. Αποφασίσαμε να επαναχρησιμοποιήσουμε αντικείμενα που διαθέταμε ή κατασκευάσαμε μόνοι μας αξιοποιώντας απλά υλικά, ώστε να περιορίσουμε το κόστος.

Αξιοποιήσαμε το βασικό πακέτο LegoWeDo που περιλαμβάνει ένα hub, ένα μοτέρ, έναν αισθητήρα κίνησης και το μικρόφωνο του υπολογιστή μας ως αισθητήρα ήχου. Είχαμε την τύχη να διαθέτουμε και πρόσθετα δομικά στοιχεία από το πακέτο LegoMindstorms NXT αλλά και από τουβλάκια Lego που έφεραν τα παιδιά.

Προγραμματίσαμε στο λογισμικό ανοιχτού κώδικα Scratch 1.6 στο οποίο προστέθηκε backgroundη πίστα ώστε να υπάρχει ρεαλισμός και αντιστοίχιση του βίντεο με τον πραγματικό κόσμο.

Το σενάριο

Το σενάριο μας αφορούσε σε μια φανταστική πόλη που αντιμετώπιζε τρία βασικά προβλήματα για τα οποία η ομάδα μας πρότεινε λύσεις. Έτσι, είχαμε ως αποστολή να σχεδιάσουμε τους εξής αυτοματισμούς :

  • Ένα σύστημα ακινητοποίησης των οχημάτων όταν έρχονται αντιμέτωπα με πεζό.
  • Ένα «ειδικό δόλωμα» για να παρασύρουμε κάποια σπάνια ζωάκια της θάλασσας σε καθαρά και προστατευόμενα ύδατα
  • Μια κινητή γέφυρα που επιτρέπει τη διέλευση οχημάτων αλλά και πλοίων από έναν στενό πορθμό της πόλης

Η υλοποίηση

Αρχικά, δημιουργήθηκε στην πίστα το έδαφος, οι δρόμοι, η θάλασσα τα σπίτια και τοποθετήθηκαν οι μηχανισμοί. Συνολικά σχεδιάστηκαν τρεις διαδρομές όπου εξελίχθηκαν οι τρεις προαναφερόμενες αποστολές. Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν χρώματα, φελιζόλ, γυψόγαζα, ασφαλτική μεμβράνη, θερμόκολλα, λαμπάκια led, καλώδια, διακοπτάκια, μπαταρία, καλάμι, πετονιά, χαλικάκια, διαφανές αυτοκόλλητο ντύμα και χαρτόνια μακέτας στα οποία κολλήθηκαν αφού πλαστικοποιήθηκαν έγχρωμες εκτυπωμένες εικόνες.

Η βασική μας κατασκευή με Lego η οποία αποτελεί και την “καρδιά” του projectήταν ένα αυτοκινητάκι που «έκρυβε» μέσα του το μοτέρ, το hub και κάτω από το καπό του τον αισθητήρα κίνησης.

Για να το φτιάξουμε χρησιμοποιήσαμε και πολλές ψηφίδες από αυτοκινητάκια Lego που δίνονταν σε   προσφορά από τα πρατήρια καυσίμων της Shell.

Για να φτιάξουμε το ζωάκι της θάλασσας, προσθέσαμε μια νέα κατασκευή που «κούμπωσε» επάνω στο αυτοκινητάκι. Για να επιτύχουμε παράλληλα με την κίνησή του «ζώου» και κίνηση της ουράς του δημιουργήσαμε έναν μηχανισμό με στρόφαλο που συνδέθηκε στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου.

Για να δώσουμε κίνηση στη γέφυρα συναρμολογήσαμε μια βάση με τον κατάλληλο μηχανισμό.Η βάση εκτελούσε δύο λειτουργίες. Ανέβαζε και κατέβαζε μέσω ενός ιμάντα την κινητή γέφυρα και παράλληλα ανέβαζε και κατέβαζε μια μπάρα, διακόπτοντας ή επιτρέποντας την κυκλοφορία οχημάτων.

Ένας διακόπτης τριών θέσεων ενεργοποιούσε τα ηλεκτρικά κυκλώματα της επιλεγμένης διαδρομής στην πίστα. Χρησιμοποιήθηκε και μια μπαταρία 9V.

Περνώντας στη δράση

Στην πρώτη διαδρομή το αυτοκινητάκι Lego ξεκινάει όταν από το κέντρο ηλεκτρονικού ελέγχου πιεστεί το πλήκτρο 1.

Το αυτοκινητάκι ξεκινάει και όταν ο Σταθμάρχης κατεβάζει την μπάρα και το λαμπάκι ανάβει κόκκινο. Το αυτοκίνητο σταματάει για να συνεχίσει όταν περάσει το τρένο.

Παρακάτω ένα “απρόσεκτο παιδάκι” περνάει από τη διάβαση και το αυτοκινητάκι ακινητοποιείται.

Όταν το παιδάκι περάσει, ο δρόμος είναι ελεύθερος και το αυτοκινητάκι συνεχίζει την πορεία του μέχρι το σήμα STOP.

Ο Αρχιμηχανικός προσαρμόζει την πρόσθετη κατασκευή στο αυτοκινητάκι Lego και το μετατρέπει σε “υπό εξαφάνιση” ζώο της θάλασσας! Τοποθετεί το ζωάκι στην άκρη της πίστας, έξω από τον κόλπο της πόλης.

Ο Περιβαλλοντολόγος με το καλάμι του φέρνει το δόλωμα (ειδική τροφή) κοντά στο στόμα του ζώου προκειμένου να το προσελκύσει εντός του κόλπου, σε ασφαλή και καθαρά νερά. Όλα ξεκινούν από το κέντρο ελέγχου όταν ο υπεύθυνος πιέζει στο laptopτο πλήκτρο 2.

Αξιοποιώντας την αντίστροφη κίνηση του μοτέρ, μέσω του λογισμικού, όταν το δόλωμα έρθει κοντά το ψαράκι ο αισθητήρας κίνησης ενεργοποιεί το μοτέρ και το ζωάκι προχωρά μπροστάκουνώντας την ουρά του. Όταν το δόλωμα απομακρυνθεί το ψαράκι σταματάει. Στην οθόνη του υπολογιστή αποτυπώνεται η κίνηση και η παύση του θαλάσσιου ζώου σε πραγματικό χρόνο. Όταν κινείται εμφανίζεται και η φράση “Νατο! Ας το φάω!” ενώ όταν σταματάει εμφανίζεται το μήνυμα “Πού πήγε το ψαράκι;“.

Στο στενότερο σημείο του πορθμού μια κινητή γέφυρα ενώνει τα δύο τμήματα της πόλης. Πριν τη διέλευση της γέφυρας από τα οχήματα λειτουργεί σταθμός διοδίων.

Όταν ο υπεύθυνος του κέντρου ηλεκτρονικού ελέγχου πιέσει το πλήκτρο 3 στο laptop, η αποστολή ξεκινάει. Στην οθόνη εμφανίζεται το μήνυμα “Γεια σου. Πρέπει να πληρώσεις 1 ευρώ“. Όταν ο Ελεγκτής Διοδίων βάλει το “κέρμα” στον κερματοδέκτη, το μικρό αυτοκινητάκι απελευθερώνεται. Λόγω της κατωφέρειας του δρόμου, όταν απελευθερώνεται το μικρό αυτοκινητάκι, κατεβαίνει προς τη γέφυρα χτυπώντας στην κατεβασμένη μπάρα. Ο αισθητήρας κίνησης του αυτοκινήτου Lego το “βλέπει” και ενεργοποιεί το μοτέρ.

Η κίνηση του μοτέρ μεταφέρεται μέσω του πίσω γραναζιού του αυτοκινήτου Lego και ενός άξονα της βάσης σε μια σειρά άλλων γραναζιών, στο μπροστινό μέρος του μηχανισμού ανεβάζοντας την μπάρα, περιστρέφοντας παράλληλα την τροχαλία με τον ιμάντα. Ο ιμάντας περιστρέφει την τροχαλία της γέφυρας και η πόρτα κατεβαίνει. Το αυτοκινητάκι περνάει από πάνω της. Μετά από 3 δευτερόλεπτα η πόρτα ανεβαίνει ξανά, επιτρέποντας τη διέλευση ενός πλοίου.

Αποτίμηση

  • Με την υλοποίηση του project προσπαθήσαμε να ενεργοποιήσουμε όλα τα μέλη της ομάδας μας όχι μόνο κατά τη διάρκεια του προγραμματισμού και της κατασκευής των δομικών του στοιχείων αλλά και κατά την παρουσίαση, αφού όλα τα μέλη της ομάδας μας ήταν απαραίτητα και είχαν συγκεκριμένο ρόλο κατά την εξέλιξη της.
  • Επιδιώξαμε με τα ελάχιστα δυνατά υλικά (1 hub, 1 μοτέρ, 1 αισθητήρα απόστασης και ένα μικρόφωνο) να κατασκευάσουμε 4 αυτοματισμούς, οι δύο εκ των οποίων με διπλή, σύνθετη λειτουργία.
  • Συνδυάσαμε τους μηχανικούς αυτοματισμούς με χειροκίνητους, ώστε στο σενάριο να εμπλέκονται ενεργά και τα μέλη της ομάδας μας.
  • Συγχρονίσαμε τους μηχανικούς αυτοματισμούς με ηλεκτρικά κυκλώματα, προσθέτοντας επιπλέον λειτουργικότητα σε αυτούς αλλά και στην εξέλιξη του σεναρίου μας.
  • Καταφέραμε να αποτυπώσουμε τα συμβάντα του πραγματικού κόσμου στο προγραμματιστικό περιβάλλον του Scratch, το οποίο λειτουργούσε ως δέκτης αλλά και ως πομπός πληροφοριών στην εξέλιξη του σεναρίου μας.

(Περισσότερες λεπτομέρειες που αφορούν την υλοποίηση και παρουσίαση του project μπορείτε να βρείτε στην ηλεκτρονική διεύθυνση: http://1dim-pal-fokaias.blogspot.gr/2015/04/blog-post_11.html )

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ

Αφήστε εδώ το σχόλιό σας!